CN102478982B - 触控显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种内嵌式触控显示面板，利用电阻的补偿方法，使连接至一信号处理芯片的同一条读取线，可接收不同位准的电压，在不增加信号处理芯片的通道数条件下，提升显示面板的触控解析度。

Description

触控显示面板

技术领域

本发明涉及一种触控显示面板，特别是涉及一种可提高触控解析度的触控显示面板。

背景技术

现今，显示面板具有触控功能已经相当普及。通常，显示面板外加一触控面板，以实现其触控功能，而触控面板的原理，分为电阻式、电容式、红外线，与表面声波式等等。

图1显示一种现有习知的电阻式的触控面板10，外加于一显示面板16。触控面板10包含一高分子基板11与一玻璃基板12，两基板间相对的两个表面具有导电线路层13，其表面具有氧化铟锡(ITO)涂布14，许多微小的间隔物15设置于两基板11/12之间以分离两基板11/12的导电线路层13。如图，当高分子基板11被触压在某一位置，造成电阻值与电压输出值改变，藉此可计算出该触压位置。

电阻式触控面板具有工艺简单的优点。但外加式的触碰面板，会导致显示面板的光学或其他特性的损失，并增加制造成本。为克服此问题，现有习知技术提出一种内嵌式的触控显示面板(In Cell Touch Panel)，其结构相容于既有主动矩阵式液晶显示器的工艺，可节省成本。

如图2所示，中国台湾专利公开号200729121题为“显示器装置及感测信号处理装置”揭露一种内嵌式的触控显示面板，其包含薄膜晶体管阵列基板20、彩色滤光片基板21，与液晶层22设置于两基板之间。多个多个下突出23与其他像素元件(未图示)如栅极线、数据线，与薄膜晶体管等形成在薄膜晶体管阵列基板20上，其中，下突出23可与栅极线或数据线在同一工艺步骤完成，而感测线24则设置于下突出23上方，材质可为氧化铟锡(ITO)。另外，黑矩阵25、彩色滤光器26形成在彩色滤光片基板21上，上突出27形成在部分黑矩阵25上方，共用电极28形成在彩色滤光器26、黑矩阵25、彩色滤光片基板21，及上突出27上。

藉此，上突出27、共用电极28、下突出23、感测线24构成一感测元件，当使用者触压造成共用电极28与感测线24接触，则共用电极的输入电压Vcom经由感测线24连接至一感测信号处理器(未图示)读出，藉此可判断接触位置。

然而，如果要提升触控面板的的解析度，必须提高感测线24的数量，一方面受到布局面积的限制，另一方面必须增加感测信号处理器的接脚数或增加感测信号处理器的数量，如此会增加制造成本。

由此可见，上述现有的触控显示面板在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种内嵌式的触控显示面板，在不增加成本的条件下，有效提升其触控解析度，亦成为当前业界极需改选的目标。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种内嵌式的触控显示面板，在不增加成本的条件下，有效提升其触控解析度。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种触控显示面板，具有一薄膜晶体管基板、一上基板，以及一液晶层设置于两基板之间，该触控显示面板还包含；一感测信号处理器，具有多个接脚，每个接脚连接一条读取线，该读取线连接多条次读取线的一端，该次读取线的另一端则连接一个串联电阻的输出端且该串联电阻的输入端连接一感测线，该感测线连接多个感测元件，其中，所述感测线设置于该薄膜晶体管基板上，所述感测元件设置于两基板之间，以及该读取线所连接的所述次读取线，连接具有不同电阻值的该串联电阻。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的触控显示面板，其中所述感测元件是一种电阻式感测元件。

前述的触控显示面板，其中所述的电阻式感测元件包含一下突出部设置于该薄膜晶体管基板上，该感测线设置于该下突出部上方，一黑矩阵设置在该上基板上，一上突出部设置在该黑矩阵上方，一共用电极设置在该黑矩阵、该上基板及该上突出部上方；藉此，当使用者按压到感测元件使该共用电极接触该感测线，使该共用电极的电压由该感测线传回至该感测信号处理器。

前述的触控显示面板，其中所述感测线分为x方向的感测线与y方向的感测线，分别用于侦测使用者按压点的x坐标与y坐标。

前述的触控显示面板，其中所述感测元件是一种电容式的感测元件。

前述的触控显示面板，其中所述的电容式感测元件包含该感测线设置于该薄膜晶体管基板上，一上突出部设置在该上基板上方，一共用电极形成在该上基板与该上突出部上方；藉此，当使用者按压到该感测元件，造成该感测线与该共用电极之间的电容值改变，使得该感测线传送至该感测信号处理器的输出电压随之改变。

前述的触控显示面板，其中所述感测线分为x方向的感测线与y方向的感测线，分别用于侦测使用者按压点的x坐标与y坐标。

前述的触控显示面板，其中所述感测元件是一种光敏式的感测元件。

前述的触控显示面板，其中所述光敏式的感测元件包含一感光薄膜晶体管与一开关薄膜晶体管，该开关薄膜晶体管的源极连接该感测线、栅极连接一栅极线、漏极连接该感光薄膜晶体管的源极，该感光薄膜晶体管的栅极与漏极连接一偏压线路，该偏压线路提供一偏压至该感光薄膜晶体管；藉此，当该开关薄膜晶体管被开启，由该感光薄膜晶体管产生的光电流会通过该开关薄膜晶体管而由该感测线读出。

前述的触控显示面板，其中所述串联电阻的阻值，决定于所连接感测线的电阻值。

前述的触控显示面板，其中所述的感测线的电阻值决定于该触控显示面板的尺寸以及该感测线的材质。

前述的触控显示面板，其还包含一匹配电阻，其一端接地另一端与所述读取线串接，其中所述串联电阻的最小阻值为该感测线的电阻值的5倍以上，而该匹配电阻的阻值大约为所述串联电阻的最小阻值的2至10倍。

前述的触控显示面板，其还包含一匹配电阻，其一端接地另一端与所述读取线串接，其中所述串联电阻的最小阻值为该感测线的电阻值的10倍以上，而该匹配电阻的阻值大约为所述串联电阻的最小阻值的2至10倍。

前述的触控显示面板，其中所述感测线为y方向的感测线，且该薄膜晶体管基板的每一栅极线除连接多个像素薄膜晶体管外亦连接多个开关薄膜晶体管，且每一开关薄膜晶体管的一端耦接该感测元件，用以侦测使用者按压点的x坐标与y坐标。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明触控显示面板至少具有下列优点及有益效果：本发明实施例利用电阻的补偿方法，使连接至一内嵌式触控显示面板的一信号处理晶片的同一条读取线，可接收不同位准的电压，在不增加信号处理晶片的通道数条件下，提升显示面板的触控解析度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1显示一种现有习知的电阻式的触控面板外加于一显示面板示意图。

图2显示一种现有习知的内嵌式的触控显示面板示意图。

图3显示根据本发明实施例的内嵌式触控显示面板示意图。

图4显示根据本发明实施例触控显示面板的触控信号示意图。

图5显示根据本发明一实施例触控显示面板的感测元件示意图。

图6显示根据本发明另一实施例触控显示面板的感测元件示意图。

图7显示根据本发明另一实施例触控显示面板示意图。

图8显示根据本发明另一实施例触控显示面板的感测元件示意图。

图9显示根据本发明另一实施例触控显示面板示意图。

图10显示根据本发明一实施例的一像素结构的等效电路图。

10：触控面板 11：高分子基板

12：玻璃基板 13：导电线路层

14：氧化铟锡 15：间隔物

16：显示面板 20：薄膜晶体管阵列基板

21：彩色滤光片基板 22：液晶层

23：下突出 24：感测线

25：黑矩阵 26：彩色滤光器

27：上突出 28：共用电极

30：触控显示面板 31：感测信号处理器

32：薄膜晶体管基板 33：上基板

34：液晶层 35：下突出部

36：感测线 37：黑矩阵

38：上突出部 39：共用电极

40：感测元件 41：感光薄膜晶体管

410：栅极 412：源极

414：漏极 42：开关薄膜晶体管

420：栅极 422：源极

424：漏极 Bias，1：偏压线

Dm-1、Dm：数据线 G1：栅极线

Gn-1、Gn：栅极线 P1-P2：点

R0-R2：电阻 S1-S3：读取线

S11-S12：次读取线 S21-S22：次读取线

S101-S112：感测线 S201-S202：感测线

SE：感测元件 SW：开关薄膜晶体管

SW_X：像素晶体管 SX1-SXm：感测线

SY1-Sym：感测线

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的触控显示面板其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图3显示根据本发明实施例的内嵌式触控显示面板，本实施例为电阻式的触控显示面板，但不限于此，其它形式的触控显示面板亦可适用。如图，触控显示面板30包含一感测信号处理器31，其具有多个接脚分别连接读取线S1、S2、S3等，每条读取线分别连接2条次读取线，例如读取线S1连接次读取线S11与S12，读取线S2连接次读取线S21与S22。每个次读取线连接6个感测线，例如，次读取线S11连接感测线S101-S106，次读取线S12连接感测线S107-S112。以及，每条感测线可连接多个感测元件(未图示)。其中，每条读取线连接的2条次读取线的一端连接对应的读取线而另一端则分别连接不同电阻值的串联电阻，再与感测线连接，例如，次读取线S11连接串联电阻15K，次读取线S12连接串联电阻10K。另外，读取线、次读取线、串联电阻及感测线制作于触控显示面板30的薄膜晶体管基板32上。在图3中，为求画面简化和清楚呈现各感测线路的配置关系，薄膜晶体管基板32上的各像素元件、数据线和栅极线则予以忽略未绘示出。上述这些元件可参考图10，其显示两条栅极线Gn-1、Gn与数据线Dm-1、Dm构成一像素包含一像素晶体管SWx用于写入像素电压以及一液晶电容Clc与一储存电容Cst。薄膜晶体管基板32由像素阵列构成，而上述的感测元件通常是规则地设置于某些像素内。另外，与薄膜晶体管基板32相对应的彩色滤光片基板21在此亦予以省略未绘示。在本实施例中，次读取线彼此大致相互平行于薄膜晶体管基板32上的数据线，且次读取线大致垂直地与读取线进行类似并联式的连接，而读取线则彼此大致平行于薄膜晶体管基板32上的栅极线。

上述结构与现习知结构的不同处在于，在感测信号处理器31接脚数不增加的条件下，可增加一倍以上的感测线数量与解析度。例如，现有习知技术中一条读取线可能仅连接6条感测线，然而本发明实施例中一条读取线可连接12条感测线或更多。参见图4，其为根据本发明实施例触控显示面板的触控信号示意图。当按压面板的某一点的感测元件，在该按压点的感测线，将具有一电压值V_in，例如，其电压值等于共用电极的电压V_com。而输送至感测信号处理器的电压值V_out，根据分压定律，可由下列公式计算：

$\mathrm{Vout}=\frac{R2}{R0+R1+R2}\mathrm{Vin}$

其中R0为整条感测线路径的电阻值、R1为串联电阻的电阻值、R2为匹配电阻的电阻值，其中，匹配电阻R2可为一固定电阻或可变电阻，其为感测信号处理器31的IC电路端的的一个电阻，与读取线串接，匹配电阻 R2可设置于薄膜晶体管基板32外的一电路板上或整合于该感测信号处理器31内，但不以此为限。

回到图3，当按压面板的点P1与P2，则输送至感测信号处理器的电压值分别为V_out，1与V_out，2，计算如下(假设两者的R0电阻值皆为1K，R1电阻值两者分别为15K和10K，R2假设为20K，V_in假设为5V)：

$\mathrm{Vout},1=\frac{R2}{R0+R1+R2}\mathrm{Vin}=\frac{15}{1+15+20}\×5=2.08V$

$\mathrm{Vout},2=\frac{R2}{R0+R1+R2}\mathrm{Vin}=\frac{10}{1+10+20}\×5=1.62V$

以8位元的感测信号处理器为例，压差约0.02V以上即可识别判断，亦即Vout1与Vout2的压差较佳地需为0.02V以上。上述实例的压差达0.46V，判别上没有问题。因此，在感测信号处理器的接脚数未增加的条件下，感测线的数量增加一倍，解析度也随之增加一倍。值得注意的是，在相同读取线由不同次读取线分出的不同感测区域，其读取电压差必须足够大到可供感测信号处理器判别(例如0.02V以上)，如此才能达到提高解析度的目的，此可藉由选择匹配电阻R2的阻值完成，在本实施例中匹配电阻R2的一端为接地。而匹配电阻R2其电阻值的选择与串联电阻R1和R0感测线电阻相关，换言之，匹配电阻R2的选择将显示面板的尺寸、读取线(含次读取线与感测线)的材质等因素相关。一般而言R0的值将因不同面板的尺寸而有不同，然而在设计过程中R0的值将明显小于R1与R2，例如，最小的R1的值可设计为R0的5倍以上，而R2则约为最小的R1的2～10倍，在一实施例中，最小的R1较佳值可为R0的10倍以上，而R2约为最小的R1值的2～5倍。根据本发明实施例的概念，感测信号处理器的每个接脚连接一条读取线，每条读取线可连接N条次读取线，N为大于或等于2的正整数，每条次读取线连接一串联电阻的输出端，而该串联电阻的输入端连接多条感测线，每条感测线连接多个感测元件；藉此，触控解析度可以提高N倍。

图5显示根据本发明一实施例的电阻式触控显示面板的感测元件。如图，触控显示面板30包含薄膜晶体管基板32、上基板33，与液晶层34设置于两基板之间。下突出部35与其他像素元件如栅极线、数据线、薄膜晶体管等(未图示)设置于薄膜晶体管基板32上，感测线36设置于下突出部35上方，其中，下突出部35可与栅极线或数据线在同一工艺步骤完成，感测线36材质包含氧化铟锡(ITO)或其他导电材料。另外，黑矩阵37形成在上基板33上，上突出部38形成在黑矩阵37上方或上基板33上的其它位置，共用电极39形成在黑矩阵37、上基板33及上突出部38上方。以及，薄膜晶体管基板32与上基板33之间，可设置许多间隔物(未图示)。藉此，下突出部35、感测线36、上突出部38与共用电极39构成一感测元件，当使用者按压到感测元件，共用电极的电压V_com由感测线传回至感测信号处理器。

图6显示根据本发明另一实施例的电容式触控显示面板的感测元件。如图，触控显示面板30包含薄膜晶体管基板32、上基板33，与液晶层34设置于两基板之间。感测线36与其他像素元件如栅极线、数据线、薄膜晶体管等(未图示)设置于薄膜晶体管基板32上，其材质包含氧化铟锡(ITO)或其他导电材料，且一驱动器(未图示)提供输入电压给予感测线。另外，上突出部38形成在上基板上方，共用电极39形成在上基板33与上突出部38上方。以及，薄膜晶体管基板32与上基板33之间，可设置许多间隔物(未图示)。藉此，感测线36、上突出部38与共用电极39构成一感测元件，当使用者按压到感测元件，造成感测线36与共用电极39之间的电容值改变，使得感测线36传送至感测信号处理器的输出电压随之改变。其中，感测线36与共用电极39之间电容值的大小，与液晶层34的介电系数、感测线36的面积，以及感测线36与共用电极39之间的距离有关。此实施例的感测元件为一电容式感测元件，在其操作过程中共用电极39将不与感测线36进行接触，而是依靠改变两者间的距离来侦测电容的变化，故相对于图5的实施例的电阻式感测元件的共用电极39与感测线36必须按压接触，图6实施例的感测元件亦称为非接触式感测元件。

如图7所示，若感测元件为图5或图6所示的结构，则在一实施例中，在薄膜晶体管基板32上，感测线可再分为x方向的感测线(SX₁至SX_m等)与y方向的感测线(SY₁至SY_m等)，此处，y方向感测线可与数据线平行，用于侦测使用者按压点的x坐标，x方向感测线可与栅极线平行，用于侦测使用者按压点的y坐标。要特别说明的是在图7的实施例中，若一像素单元内设置有感测元件，例如如图5或图6所示的感测元件，则该像素单元(每一像素单元可包含R、G、B三个子像素)通常会具有至少两个感测单元，其一为对应SY感测线，另一则为对应SX感测线，以能分别对X和Y坐标进行定位。另外SY感测线与SX感测线设置于不同层，且其间设有一绝缘层。

图8显示根据本发明另一实施例的光敏式触控显示面板的感测元件40，有别于图5所示的电阻式(接触式)感测元件和图6所示的电容式(非接触式)感测元件，图8所示的感测元件40为一光敏式(光学式)的感测元件。感测元件40包含一感光薄膜晶体管41与一开关薄膜晶体管42(非用以写入像素电压的像素晶体管，图未示)。开关薄膜晶体管42的源极422连接一感测线SY₁、栅极420连接一栅极线G₁、漏极424连接感光薄膜晶体管41的源极412。此外，感光薄膜晶体管41的栅极410与漏极414连接至一偏压线路Bias，1，偏压线路Bias，1提供一偏压至感光薄膜晶体管41。当开关薄膜晶体管42被开启后，经由使用者触压而使感光薄膜晶体管41产生的光电流变化会通过开关薄膜晶体管42而由感测线SY₁读出。

图9显示根据本发明另一实施例关于触控显示面板的感测元件的读取 方法，其有别于如图7的实施例所示需同时具有x和y读取线设计的触控显示面板，为另一不需同时具备x和y读取线即可侦测xy坐标的设计架构。如图，感测元件SE可以是如图5、图6所述的感测元件或是图8所述的感光元件(例如，感光薄膜晶体管)。感测元件SE经由一开关薄膜晶体管SW(非用以写入像素电压的像素薄膜晶体管，图未示)连接感测线，例如SY1，其电阻值为R0，同样地，感测线SY1与感测信号处理器31之间并电连接有串联电阻15K(R1)与串联电阻10K(R1)，如前所述。开关薄膜晶体管SW的栅极连接一栅极线Gn，该栅极线Gn亦同时连接有对应的多个像素薄膜晶体管(图未示)，当栅极线Gn接收高准位电压，打开开关薄膜晶体管SW，则感测元件SE的信号可由感测线SY1读出。此读取方法相较于于图7的触控显示面板，可取代其y方向的对于感测线SX1、SX2...等等的驱动，也就是说图9实施例可藉由感测线SY1、SY2...SYm并搭配栅极线(gate line)动作，即可定位出xy坐标；亦即本实施例将只需要设置感测线SY1、SY2...SYm而无须设置感测线SX1、SX2...SXm。上述图5、图6、图8仅例示本发明触控显示面板的感测元件可包含电阻式、电容式或光敏式的感测元件，但并未限制于此，具有相同或类似原理的感测元件结构，亦属于本发明的范围。

以上，根据本发明众实施例，利用电阻的补偿方法，使同一条读取线可接收不同位准的电压，在不增加处理芯片的通道数(接脚数)条件下，仍可有效提升显示面板的触控解析度。仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (14)

1.一种触控显示面板，具有一薄膜晶体管基板、一上基板，以及一液晶层设置于两基板之间，其特征在于该触控显示面板还包含；

一感测信号处理器，具有多个接脚，每个接脚连接一条读取线，该读取线连接多条次读取线的一端，该次读取线的另一端则连接一个串联电阻的输出端且该串联电阻的输入端连接一感测线，该感测线连接多个感测元件，其中，所述感测线设置于该薄膜晶体管基板上，所述感测元件设置于两基板之间，以及该读取线所连接的所述次读取线，连接具有不同电阻值的该串联电阻。

2.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于其中所述感测元件是一种电阻式感测元件。

3.根据权利要求2所述的触控显示面板，其特征在于其中所述的电阻式感测元件包含一下突出部设置于该薄膜晶体管基板上，该感测线设置于该下突出部上方，一黑矩阵设置在该上基板上，一上突出部设置在该黑矩阵上方，一共用电极设置在该黑矩阵、该上基板及该上突出部上方；藉此，当使用者按压到感测元件使该共用电极接触该感测线，使该共用电极的电压由该感测线传回至该感测信号处理器。

4.根据权利要求2所述的触控显示面板，其特征在于其中所述感测线分为x方向的感测线与y方向的感测线，分别用于侦测使用者按压点的x坐标与y坐标。

5.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于其中所述感测元件是一种电容式的感测元件。

6.根据权利要求5所述的触控显示面板，其特征在于其中所述的电容式感测元件包含该感测线设置于该薄膜晶体管基板上，一上突出部设置在该上基板上方，一共用电极形成在该上基板与该上突出部上方；藉此，当使用者按压到该感测元件，造成该感测线与该共用电极之间的电容值改变，使得该感测线传送至该感测信号处理器的输出电压随之改变。

7.根据权利要求5所述的触控显示面板，其特征在于其中所述感测线分为x方向的感测线与y方向的感测线，分别用于侦测使用者按压点的x坐标与y坐标。

8.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于其中所述感测元件是一种光敏式的感测元件。

9.根据权利要求8所述的触控显示面板，其特征在于其中所述光敏式的感测元件包含一感光薄膜晶体管与一开关薄膜晶体管，该开关薄膜晶体管的源极连接该感测线、栅极连接一栅极线、漏极连接该感光薄膜晶体管的源极，该感光薄膜晶体管的栅极与漏极连接一偏压线路，该偏压线路提供一偏压至该感光薄膜晶体管；藉此，当该开关薄膜晶体管被开启，由该感光薄膜晶体管产生的光电流会通过该开关薄膜晶体管而由该感测线读出。

10.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于其中所述串联电阻的阻值，决定于所连接感测线的电阻值。

11.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于其中所述的感测线的电阻值决定于该触控显示面板的尺寸以及该感测线的材质。

12.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于其还包含一匹配电阻，其一端接地另一端与所述读取线串接，其中所述串联电阻的最小阻值为该感测线的电阻值的5倍以上，而该匹配电阻的阻值为所述串联电阻的最小阻值的2至10倍。

13.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于其还包含一匹配电阻，其一端接地另一端与所述读取线串接，其中所述串联电阻的最小阻值为该感测线的电阻值的10倍以上，而该匹配电阻的阻值为所述串联电阻的最小阻值的2至10倍。

14.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于其中所述感测线为y方向的感测线，且该薄膜晶体管基板的每一栅极线除连接多个像素薄膜晶体管外还连接多个开关薄膜晶体管，且每一开关薄膜晶体管的一端耦接该感测元件，用以侦测使用者按压点的x坐标与y坐标。